CN113352856A - 一种采用双s型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，该防夹机械装置组件与电机及其减速装置组件连接，在天窗关闭过程中遇到障碍物阻挡时，能够中断电机及其减速装置组件的动力传输，据此实现防夹功能。本发明能解决现阶段汽车天窗关闭过程中遇到障碍物时，电子元器件及相应控制电路因受到高温、严寒、粉尘、雨水等苛刻条件的影响下而失效的问题，本发明的双S型摩擦面，能够显著增大摩擦面的面积，据此可实现汽车天窗防夹功能的稳定性、持久性和低成本。

Description

一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置

技术领域

本发明属于汽车天窗技术领域，涉及一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，在天窗关闭过程中遇到障碍物产生的阻力时双S型摩擦面会脱开，能够实现汽车天窗的防夹功能。

背景技术

汽车天窗逐渐成为标配部件，不仅增强了汽车整体结构的美观性，还提高了驾驶者及乘客的乘车舒适性。没有装有防夹功能的汽车天窗系统在关闭过程中极易夹伤乘客，具有严重的安全隐患。据媒体报道，2013年10月26日在四川江油市某某3岁女童因被汽车天窗夹住而窒息身亡。现阶段，汽车天窗防夹技术多采用霍尔感应传感器、压敏传感器及对应的控制电路等实现。发明专利CN103929101A公开了一种天窗防夹功能的实现方法，该方法通过单片机撷取安装在天窗电机转子附近线圈上的霍尔感应器输出信号判断电机是否需要反转，以此释放被夹障碍物，实现汽车天窗的防夹功能。发明专利CN101713969B公开了一种电动天窗防夹电路，包括微控制器、电机驱动电路、LIN驱动电路、信号采样电路、电源电路、位置传感电路、按键电路、状态指示电路、调试接口电路和数据存储电路等。发明专利CN109291771A公开了一种具有过载保护功能的汽车天窗，依靠上下棘爪的曲面所产生的摩擦啮合来传输动力，实现汽车天窗的打开与关闭，当遇到的阻力大于设定的防夹力，两个齿爪就会脱开，据此实现汽车天窗遇到障碍物时的防夹功能，但所设置的棘爪曲面的接触面积不足够大，易导致长时间使用后因棘爪曲面磨损而出现汽车天窗防夹功能失效。

上述发明专利涉及的汽车天窗防夹技术与装置，多依靠电子元器件及其控制电路实现，虽能使汽车天窗产生防夹功能，但由于电子元器件易在高温、严寒、粉尘、雨水等苛刻条件的影响下失效，导致防夹功能不稳定；或因传输动力的棘爪摩擦曲面设置不合理而导致防夹功能不持久。因此，有必要研制一种基于机械结构的汽车天窗防夹装置，使天窗具有稳固、持久的防夹功能。

发明内容

基于上述技术背景，本发明提供一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，本发明的双S型摩擦面能够显著增大摩擦面的面积，可实现汽车天窗防夹功能的稳定性、持久性和低成本。

为实现上述技术目标，本发明所采取的技术方案是：

一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，防夹机械装置组件与电机及其减速装置组件连接，能够实现电机及其减速装置组件产生的动力在软轴、软轴导管、滑块、天窗导轨、天窗升起连杆和天窗玻璃托架等机构的传递或中断。

作为本发明的进一步改进，所述包括电机及其减速装置组件、防夹机械装置组件、软轴、软轴导管、滑块、天窗导轨、天窗升起连杆和天窗玻璃托架等部分，所述电机及其减速装置组件与防夹机械装置组件连接。

作为本发明的进一步改进，所述电机及其减速装置组件包括电机、减速装置、减速装置输出轴、减速装置传动齿轮和电机及减速装置固定机构等部分，所述减速装置能够将对电机的转动完成将转速增扭矩，并通过减速装置将动力依次传输到减速装置输出轴、减速装置传动齿轮、下传动齿轮，以供给汽车天窗的打开与关闭使用，电机及减速装置固定机构能够实现电机及其减速装置组件的固定安装。

作为本发明的进一步改进，所述防夹机械装置组件主要包括轴承、下传动齿轮、下传动摩擦盘、上传动摩擦盘、载荷传导弹簧、传动轴、防尘壳和上传动齿轮等部分，所述轴承固定安装在减速装置上。

作为本发明的进一步改进，所述下传动摩擦盘上设置轴承限位轴肩，用于实现轴承的固定安装；设置下传动齿轮限位轴肩，用于实现下传动齿轮的限位与固定安装，据此将下传动齿轮从减速装置传动齿轮获取的动力传输至下传动摩擦盘；设置下双S型摩擦面与上传动摩擦盘的上双S型摩擦面啮合，以能够基于摩擦传动原理将下传动摩擦盘从下传动齿轮获取的动力传输至上传动摩擦盘。

作为本发明的进一步改进，所述下双S型摩擦面与所述上双S型摩擦面的材质为耐磨钢，半径设置为6-10 mm，粗糙度（均方根粗糙度）设置为6-15 µm，曲面高度（波谷到波峰的距离）设置为5-8 mm，摩擦系数设置为0.38-0.42，并采用镀铬处理以长时间维持下双S型摩擦面与上双S型摩擦面的粗糙度与摩擦系数，进而提高下双S型摩擦面与上双S型摩擦面的功效持久性。

作为本发明的进一步改进，所述上传动摩擦盘上设置载荷传导弹簧下限位轴肩，用于实现载荷传导弹簧的限位安装；在载荷传导弹簧下限位轴肩的中心位置设置传动轴安装孔，用以实现传动轴与上传动摩擦盘的匹配安装；设置上双S型摩擦面，用以与下双S型摩擦面啮合，以基于摩擦传动原理实现动力从下传动摩擦盘到上传动摩擦盘的传输。

作为本发明的进一步改进，所述载荷传导弹簧材质设置为碳素弹簧钢，并且套装在传动轴上，处于压缩状态以产生弹性力，用作下双S型摩擦面与上双S型摩擦面之间的正压力，以确保摩擦传动的正常进行；载荷传导弹簧的最大压缩量由下双S型摩擦面与上双S型摩擦面的高度（波峰到波谷的距离）提供，设置为5-8 mm；载荷传导弹簧的弹性系数由汽车天窗打开与正常关闭过程中所受阻力、关闭过程中遭遇障碍物产生的额外阻力、最大压缩量等3方面因素决定，设置为10-20 N/mm。

作为本发明的进一步改进，所述传动轴，设置传动轴固定键用以实现传动轴在传动轴安装孔的固定安装，用以实现动力从上传动摩擦盘到传动轴的传输；设置载荷传导弹簧上限位轴肩，用于实现载荷传导弹簧的安装；设置上传动齿轮限位轴肩与上传动齿轮固定轴，用于固定安装上传动齿轮，以实现动力从传动轴到上传动齿轮的传输。

作为本发明的进一步改进，所述防尘壳，用于保护防夹机械装置组件免遭灰尘、雨水的污染，以长久维持防夹机械装置组件的功能；设置防尘壳固定螺孔和防尘壳固定螺钉，用以实现防尘壳在减速装置上的固定安装。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：

本发明提供一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，核心部件是双S型摩擦面，可显著增大摩擦面的面积，能解决现有汽车天窗防夹技术与装置依靠电子元器件及相应控制电路而出现的防夹效能不稳定，或因传输动力的棘爪摩擦曲面设置不合理而导致防夹功能不持久，使汽车天窗防夹功能的稳定性、持久性和低成本。

附图说明

图1为本发明的防夹机械装置组件在天窗系统中的位置示意图；

图2为本发明的防夹机械装置组件的整体结构示意图；

图3为本发明的双S型摩擦面的结构示意图；

图4为本发明的传动轴的结构示意图。

图中：1、电机及其减速装置组件；1-1、电机；1-2、减速装置；1-2-1、减速装置输出轴；1-2-2、减速装置传动齿轮；1-3、电机及减速装置固定机构；2、防夹机械装置组件；2-1、轴承；2-2、下传动齿轮；2-3、下传动摩擦盘；2-3-1、轴承限位轴肩；2-3-2、齿轮固定轴；2-3-3、下双S型摩擦面；2-4、上传动摩擦盘；2-4-1、载荷传导弹簧下限位轴肩；2-4-1-1、传动轴安装孔；2-4-2、上双S型摩擦面；2-5、载荷传导弹簧；2-6、传动轴；2-6-1、传动轴固定键；2-6-2、载荷传导弹簧上限位轴肩；2-6-3、上传动齿轮限位轴肩；2-6-4、上传动齿轮固定键；2-7、防尘壳；2-7-1、防尘壳固定螺孔；2-7-2、防尘壳固定螺钉；2-8、上传动齿轮；3、软轴；4、软轴导管；5、滑块；6、天窗导轨；7、天窗起升连杆；8、天窗玻璃托架。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，实现汽车天窗防夹功能的防夹机械装置组件2与电机及其减速装置组件1连接，除了能够实现天窗的打开与正常关闭外，在天窗关闭过程中遇到障碍物阻挡时，能够切断电机及其减速装置组件1的输出动力传输，起到防夹功能。

如图2所示，电机及其减速装置组件1包括电机1-1、减速装置1-2、减速装置输出轴1-2-1、减速装置传动齿轮1-2-2和电机及减速装置固定机构1-3等部分，减速装置1-2能够将对电机1-1的转动完成将转速增扭矩，并通过减速装置输出轴1-2-1输出到减速装置传动齿轮1-2-2上，以供给汽车天窗的打开与关闭使用，电机及减速装置固定机构1-3能够实现电机及其减速装置组件1的固定安装。

如图2、图3、图4所示，一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其核心部件是能够实现汽车天窗防夹功能的防夹机械装置组件2，主要包括轴承2-1、下传动齿轮2-2、下传动摩擦盘2-3、上传动摩擦盘2-4、载荷传导弹簧2-5、传动轴2-6、防尘壳2-7和上传动齿轮2-8等部分。轴承2-1固定安装在减速装置1-2上，用于实现下传动摩擦盘2-3的轴承限位轴肩2-3-1的固定安装；下传动摩擦盘2-3上设置轴承限位轴肩2-3-1，用于实现轴承2-1的固定安装；设置下传动齿轮限位轴肩2-3-2，用于实现下传动齿轮2-2的限位与固定安装，据此将下传动齿轮2-2从减速装置传动齿轮1-2-2获取的动力传输至下传动摩擦盘2-3；设置下双S型摩擦面2-3-3与上传动摩擦盘2-4的上双S型摩擦面2-4-2啮合，以能够基于摩擦传动原理将下传动摩擦盘2-3从下传动齿轮2-2获取的动力传输至上传动摩擦盘2-4；下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2的材质为耐磨钢，半径设置为8 mm，粗糙度（均方根粗糙度）设置为8.5 µm，曲面高度（波谷到波峰的距离）设置为8 mm，摩擦系数设置为0.4，并采用镀铬处理以长时间维持下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2的粗糙度与摩擦系数，进而提高下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2的功效持久性。上传动摩擦盘2-4上设置载荷传导弹簧下限位轴肩2-4-1，用于实现载荷传导弹簧2-5的限位安装；在载荷传导弹簧下限位轴肩2-4-1的中心位置设置传动轴安装孔2-4-1-1，用以实现传动轴2-6与上传动摩擦盘2-4的匹配安装；设置上双S型摩擦面2-4-2，用以与下双S型摩擦面2-3-3啮合，以基于摩擦传动原理实现动力从下传动摩擦盘2-3到上传动摩擦盘2-4的传输。载荷传导弹簧2-5套装在传动轴2-6上，处于压缩状态以产生弹性力，用作下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2之间的正压力，以确保摩擦传动的正常进行；载荷传导弹簧2-5的最大压缩量由下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2的高度（波峰到波谷的距离）提供，设置为5-8 mm；载荷传导弹簧2-5的弹性系数由汽车天窗打开与正常关闭过程中所受阻力、关闭过程中遭遇障碍物产生的额外阻力、最大压缩量等3方面因素决定，设置为12.5 N/mm；荷传导弹簧2-5的材质设置为碳素弹簧钢。传动轴2-6，设置传动轴固定键2-6-1用以实现传动轴2-6在传动轴安装孔2-4-1-1的固定安装，用以实现动力从上传动摩擦盘2-4到传动轴2-6的传输；设置载荷传导弹簧上限位轴肩2-6-2，用于实现载荷传导弹簧2-5的安装；设置上传动齿轮限位轴肩2-6-3与上传动齿轮固定轴2-6-4，用于固定安装上传动齿轮2-8，以实现动力从传动轴2-6到上传动齿轮2-8的传输。防尘壳2-7，用于保护防夹机械装置组件2免遭灰尘、雨水的污染，以长久维持防夹机械装置组件2的功能；设置防尘壳固定螺孔2-7-1和防尘壳固定螺钉2-7-2，用以实现防尘壳2-7在减速装置1-2上的固定安装。

汽车天窗打开或正常关闭过程中，需要动力来克服汽车天窗打开或正常关闭过程中由动力传输机构与执行机构产生的阻力，该阻力的大小在一般情况下是恒定的。如图1所示，电机1-1旋转，经减速装置1-2后，将动力依次传输到减速装置输出轴1-2-1、减速装置传动齿轮1-2-2、下传动齿轮2-2；处于压缩状态的载荷传导弹簧2-5产生正压力（弹性力）并施加在下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2，使两者之间产生摩擦啮合并以此产生摩擦传动，据此实现动力从下传动摩擦盘2-3到上传动摩擦盘2-4的传递；上传动摩擦盘2-4获取的动力经传动轴2-6、上传动齿轮2-8传递给位于软轴导管4中的软轴3，软轴3获取动力后将动力传输至滑块5，滑块5在天窗导轨6中移动；天窗起升连杆7与滑块5固定安装，滑块5的移动导致天窗起升连杆7的移动；天窗玻璃托架8固定安装在天窗起升连杆7上，在天窗起升连杆7的移动下实现汽车天窗的打开与正常关闭。

汽车天窗关闭过程中遭遇障碍物时，除了正常关闭过程中产生的阻力外，还会受到障碍物产生的阻力作用，这两种阻力依次通过天窗玻璃托架8、天窗起升连杆7、天窗导轨6、滑块5、软轴3、上传动齿轮2-8、传动轴2-6传递给上传动摩擦盘2-4；通过预先设置弹性系数、压缩量来使载荷传导弹簧2-5产生弹性力，即下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2接触的正压力，据此使下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2接触产生摩擦力（摩擦啮合）并作为摩擦传动的必要条件。当汽车天窗关闭过程中遭遇障碍物时产生的额外阻力超过一定值后，预先设定的载荷传导弹簧2-5的弹性力不足以产生足够大的摩擦力使下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2保持紧密接触，取而代之的是下双S型摩擦面2-3-3与上双S型摩擦面2-4-2脱啮合，即下双S型摩擦面2-3-3绕着上双S型摩擦面2-4-2空转，据此切断了动力的传输，致使汽车天窗停止关闭动作，实现天窗的防夹功能。

Claims (9)

1.一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其特征在于：防夹机械装置组件（2）与电机及其减速装置组件（1）连接，能够实现电机及其减速装置组件（1）产生的动力在软轴（3）、软轴导管（4）、滑块（5）、天窗导轨（6）、天窗升起连杆（7）和天窗玻璃托架（8）等机构的传递或中断。

2.根据权利要求1所述的一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其特征在于：所述电机及其减速装置组件（1）包括电机（1-1）、减速装置（1-2）、减速装置输出轴（1-2-1）、减速装置传动齿轮（1-2-2）和电机及减速装置固定机构（1-3）等部分，所述减速装置（1-2）能够对电机（1-1）的转动完成降转速增扭矩，并通过减速装置输出轴（1-2-1）输出到减速装置传动齿轮（1-2-2）上，以供给汽车天窗的打开与关闭使用，电机及减速装置固定机构（1-3）能够实现电机及其减速装置组件（1）的固定安装。

3.根据权利要求1所述的一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其特征在于：所述防夹机械装置组件（2）主要包括轴承（2-1）、下传动齿轮（2-2）、下传动摩擦盘（2-3）、上传动摩擦盘（2-4）、载荷传导弹簧（2-5）、传动轴（2-6）、防尘壳（2-7）和上传动齿轮（2-8）等部分，所述轴承（2-1）固定安装在减速装置（1-2）上。

4.根据权利要求3所述的一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其特征在于：所述下传动摩擦盘（2-3）上设置轴承限位轴肩（2-3-1），用于实现轴承（2-1）的固定安装；设置下传动齿轮限位轴肩（2-3-2），用于实现下传动齿轮（2-2）的限位与固定安装，据此将下传动齿轮（2-2）从减速装置传动齿轮（1-2-2）获取的动力传输至下传动摩擦盘（2-3）；设置下双S型摩擦面（2-3-3）与上传动摩擦盘（2-4）的上双S型摩擦面（2-4-2）啮合，以能够基于摩擦传动原理将下传动摩擦盘（2-3）从下传动齿轮（2-2）获取的动力传输至上传动摩擦盘（2-4）。

5.根据权利要求4所述的一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其特征在于：所述下双S型摩擦面（2-3-3）与上双S型摩擦面（2-4-2）的材质为耐磨钢，半径设置为6-10 mm，粗糙度（均方根粗糙度）设置为6-15 µm，曲面高度（波谷到波峰的距离）设置为5-8mm，摩擦系数设置为0.38-0.42，并采用镀铬处理以长时间维持下双S型摩擦面（2-3-3）与上双S型摩擦面（2-4-2）的粗糙度与摩擦系数，进而提高下双S型摩擦面（2-3-3）与上双S型摩擦面（2-4-2）摩擦传动的功效持久性。

6.根据权利要求3所述的一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其特征在于：所述上传动摩擦盘（2-4）上设置载荷传导弹簧下限位轴肩（2-4-1），用于实现载荷传导弹簧（2-5）的限位安装；在载荷传导弹簧下限位轴肩（2-4-1）的中心位置设置传动轴安装孔（2-4-1-1），用以实现传动轴（2-6）与上传动摩擦盘（2-4）的匹配安装。

7.根据权利要求3所述的一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其特征在于：所述载荷传导弹簧（2-5）的材质设置为碳素弹簧钢并套装在传动轴（2-6）上，处于压缩状态以产生弹性力，用作下双S型摩擦面（2-3-3）与上双S型摩擦面（2-4-2）之间摩擦啮合所需要的正压力，以确保摩擦传动的正常进行；载荷传导弹簧（2-5）的最大压缩量由下双S型摩擦面（2-3-3）与上双S型摩擦面（2-4-2）的高度（波峰到波谷的距离）提供，设置为5-8 mm；所述载荷传导弹簧（2-5）的弹性系数由汽车天窗打开与正常关闭过程中所受阻力、关闭过程中遭遇障碍物产生的额外阻力、最大压缩量等3方面因素共同决定，设置为10-20 N/mm。

8.根据权利要求3所述的一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其特征在于：所述传动轴（2-6）上设置传动轴固定键（2-6-1）用以实现传动轴（2-6）在传动轴安装孔（2-4-1-1）固定安装，以及实现动力从上传动摩擦盘（2-4）到传动轴（2-6）的传输；设置载荷传导弹簧上限位轴肩（2-6-2），用于实现载荷传导弹簧（2-5）的安装；设置上传动齿轮限位轴肩（2-6-3）与上传动齿轮固定轴（2-6-4），用于固定安装上传动齿轮（2-8），以实现动力从传动轴（2-6）到上传动齿轮（2-8）的传输。

9.根据权利要求3所述的一种采用双S型摩擦面的汽车天窗防夹机械装置，其特征在于：所述防尘壳（2-7）上设置防尘壳固定螺孔（2-7-1）和防尘壳固定螺钉（2-7-2），用以实现防尘壳（2-7）在减速装置（1-2）上的固定安装。

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